第1章背景介紹多價雜金屬氧酸鹽（polyxometates，POMs）通常被人們簡稱為多氧多酸,是在泛指其中一類由比較高價的的非過渡堿性金屬元素例如M(W、Mo、V),中心雜金屬原子元素X=Si、Ge、P、As、Bi等非高價的的過渡堿性金屬元素以及一系列比較低價的非過渡堿性金屬元素等以一定的化學結(jié)構(gòu)形式通過這些中心酸與氧化雜原子的相互橋聯(lián)而進行結(jié)合后所形成的多價雜金屬氧酸鹽[1]。屬氧和鹽屬氧酸鹽這樣的化合物可以用下面的通式進行表示:同多陰離子的通式為雜多陰離子的通式為由于多金屬氧酸鹽的基本和結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的多面體需要實現(xiàn)共面、共邊或共角,并且相互連接,并且雜原子構(gòu)成的體系之間可以具有不同的結(jié)構(gòu)和化合價態(tài),因此多金屬氧酸鹽的數(shù)量和其類型是非常復雜多樣的。1.1POMs的優(yōu)越性多金屬氧酸鹽在將來可以通過發(fā)展成為一種高性能的工業(yè)催化材料,同時它具有許多其他常規(guī)的催化劑所沒有的性能,包括以下幾個不可忽略的優(yōu)異特性:(1)POMs可以具有一定穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu),有利于在一定的分子或化學原子的水平上促進設(shè)計并合成催化劑;(2)聚酸可以直接用作酸、氧化或雙功能的催化劑;(3)聚酸可以直接溶于極性有機溶劑,且可用于均相和非均相配位反應(yīng)的體系;(4)本質(zhì)上是一種具有獨特軟極性的配位反應(yīng)能力的極性基團,同時它也穩(wěn)定了化學反應(yīng)進行時生成的產(chǎn)物。由于聚酸的結(jié)構(gòu)單元組成和分子結(jié)構(gòu)的確定以及在現(xiàn)代化學工業(yè)技術(shù)發(fā)展過程催化材料研究的過程和實踐中的成功發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,引起了當今世界各國工業(yè)催化學者的重視和關(guān)注。到目前為止，正在研究的多金屬氧酸鹽主要以產(chǎn)業(yè)化項目和有機污染物光催化降解催化材料兩個方面為主。1.2POMs基材料催化劑研究進展近年來POMs在催化領(lǐng)域的最新研究的內(nèi)容主要包括酸催化、氧化催化、雙功能催化等。如酯化反應(yīng)及相關(guān)反應(yīng)的研究,烯烴的異構(gòu)化及相關(guān)反應(yīng)的研究等。于水中并加熱其中的季銨鹽，從而獲得具有確定組合物中的催化劑的高穩(wěn)定性，優(yōu)選提供一種合成路線探索POMs的有效固定化，它在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。1.3POMs基材料主要特征多金屬氧酸鹽的主要化學特性如下:（1）它們能非常穩(wěn)定地溶解在水或其他極性的有機溶劑中（2）它們具有不同的分子電荷、形狀和分子結(jié)構(gòu)尺寸,易于加工設(shè)計;（3）可以在有機和無機團簇中共存;（4）可以直接通過將磁性離子引入到金屬骨架中,得到一種可以結(jié)合金屬磁性和導電性進行研究的新型金屬雜化復合材料。因此，多金屬氧酸鹽（POMs）已成為一種以無機材料為基礎(chǔ)的功能性建筑材料，在材料科學領(lǐng)域被稱為一種重要的新型分子結(jié)構(gòu)的分子器件。我國的POMs化學教學研究在國際學術(shù)地方國家占有一席之地，但目前仍處于高水平，研究工作比較少的狀態(tài)。

第2章POMS晶體生長過程監(jiān)測2.1晶體的制備2.1.1Mo132的制備實驗儀器:電子天平、燒杯若干、藥匙、濾紙、漏斗、磁力攪拌器、量筒實驗藥品:鉬酸銨、醋酸銨、硫酸肼、無水乙醇（以上藥品均為分析純，未經(jīng)提純）稱取鉬酸銨和12.5g醋酸銨到一個容量為的燒杯中,同時加入250mL的蒸餾水,用磁力攪拌器攪拌,溶解得到均勻的溶液,然后一邊攪拌一邊加入0.8g硫酸肼,繼續(xù)反復攪拌,溶液的顏色逐漸變成藍綠色。在燒杯中再加入的的醋酸溶液（醋酸溶液為實驗前現(xiàn)配:取的蒸餾水和的冰醋酸混合均勻后再用量筒取),此時的溶液顏色逐漸變?yōu)椴菥G色,將反應(yīng)后的溶液置于通風櫥里，同時溫度保持在,此時的溶液由草綠色逐漸變成黑褐色,同時伴隨有濃烈而難聞的煙。將濾紙扣于杯口以免進入灰塵等雜質(zhì)，放置五天后用手電筒照射杯壁有較明顯亮晶晶現(xiàn)象，說明有晶體生成，且晶體主要產(chǎn)生于杯壁和杯底。過濾后得到黑褐色晶體,杯底晶體用的乙醇洗滌,在真空干燥器中干燥得到如下產(chǎn)品。圖2·1、2Mo132晶體2.1.2Mo72Fe30的制備實驗儀器:水浴鍋、磁力攪拌器、電子天平、濾紙、漏斗、恒溫箱實驗藥品:六水合氯化鐵、乙酸鈉、上述方法制備的Mo132、鹽酸、氯化鈉（以上藥品均為分析純，未經(jīng)提純）用量筒量取150mL的蒸餾水，取2.2g六水合氯化鐵和三水合乙酸鈉2.2g溶解在量取好的蒸餾水中得到橘紅色溶液,然后一邊用磁力攪拌器攪拌一邊加入2.8g晶體,將以上藥品均放置于一個300ml燒杯中,用磁力攪拌器攪拌20小時，溶液由最初的紅褐色逐漸變?yōu)樽攸S色，然后把2mL1mol/L的鹽酸溶液和4.0g的氯化鈉加入到溶液中。再用水浴鍋將配置好的溶液加熱到,緊接著趁熱過濾得到如下圖所示的金黃色的濾液,將濾液冷卻到后放置在恒溫箱中,同時將溫度保持在,將濾紙扣于杯口以免進入灰塵等雜質(zhì)，放置一周后結(jié)晶得到主要集中于杯壁上的黃色晶體,過濾收集晶體,然后用冰水洗滌三次(除去吸附的),最后在真空干燥器中干燥得到目標晶體。圖2·3、4Mo72Fe30待結(jié)晶濾液2.2紫外(UV)光譜分析監(jiān)測2.2.1紫外可見分光光度計(UV-Vis)工作原理本研究課題紫外可見光譜分析測量采用的設(shè)備是紫外可見分光光度測量計,它是一種通過可見光輻射吸收物質(zhì)，以分子分析儀的光譜區(qū)域基于激光分析儀的紫外可見分光光度的原理。它主要由光源、單色儀、吸收池、探測器和信號控制處理器等部分組成。分析光柵時,用衍射和干涉對光進行分光。玻璃吸收池的作用主要是測量可見光的區(qū)域,石英吸收池的作用則主要是測量紫外線的區(qū)域。光電效應(yīng)探測器的主要作用之一就是檢測利用光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換檢測儀和光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換相關(guān)元件所接收和發(fā)射的光的頻率和強度,并將光的電信號轉(zhuǎn)換成正確的電信號。2.2.2UV-Vis的工作特性:(1)較高的準確性和靈敏度由于一些新的顯色劑的大規(guī)模的合成,并在實際的應(yīng)用中所進行的研究和發(fā)展方面已經(jīng)在技術(shù)上取得了一個較大的突破性進展,使得對于元素吸光度測定的準確性和靈敏度在技術(shù)上有了新的作為和推進,特別是一些有關(guān)多元絡(luò)合物和各種化學材料的表面活性劑的實際應(yīng)用和技術(shù)的研究,使許多元素的摩爾吸光度測定系數(shù)由原來的幾萬倍提高到了幾十萬倍。[3](2)較高的測定準確度對于一般的分光光度法，濃度的相對標準誤差可以很好地控制在的范圍內(nèi)進行測定。而如果運用示差法分光光度法即可將進行數(shù)據(jù)測量和分析的誤差降低到。(3)范圍較廣的適用濃度可以從常量(特別是運用示差法的時候)到痕量。(4)較低的分析成本、簡單的操作、分析快、應(yīng)用廣泛它是用于吸收可見光區(qū)的各種無機和有機物質(zhì)的紫外線的，使該物質(zhì)的化學性質(zhì)能得到相應(yīng)的檢測分析。這種方法幾乎適用于所有元素。在全球發(fā)表的分析論文總數(shù)中，使用分光光度法的約占28%，而僅中國中國就約占33%。[4、5]2.2.3紫外可見分光光度法在波長范圍內(nèi)測定不同物質(zhì)的吸光度A，用于雜質(zhì)檢驗和定量分析測定方法的鑒別。原理如下：當單色光輻射通過被流動池待被檢測的溶液時,在一定物質(zhì)的量濃度的范圍內(nèi)被檢測物質(zhì)流動池所吸收的量與流動池成正比，和流動池的厚度成正比,這種表示吸光度關(guān)系的形式可以用朗伯比爾定律表示:這個定律式子中:是液層吸收池的透光度,是液體的透光率,是液體吸光度系數(shù)常用的一種表示方法。其物理意義是假如流動池溶液的濃度系數(shù)為,液層流動池厚度為時的液體吸光度系數(shù)值;為流動池溶液中所含流動池物質(zhì)的平均質(zhì)量(以流動池的溶液中無水的物質(zhì)計),;為固定溶液或涂層的厚度,。因為每種物質(zhì)都具有不同的物質(zhì)分子、原子和不同的空間組織結(jié)構(gòu),其通過吸收固定物質(zhì)光能的運動方式和作用情況也是不盡相同。所以,每種固定折射物質(zhì)都可以有一種具有自己獨特的固定性質(zhì)分子的具有吸收曲線光譜和折射曲線。根據(jù)其吸收的光能的不同情況,測定被測物質(zhì)光譜含量中的吸收水平，為分光光度法的定性和定量分析研究奠定了基礎(chǔ)[6,7]。

第3章POMs有機—無機雜化材料性能的研究3.1有機無機雜化材料的概念有機-無機雜化材料的研究是以來推動我國科學技術(shù)和經(jīng)濟快速發(fā)展的重要研究和應(yīng)用領(lǐng)域,有機-無機雜化納米材料的基本概念主要是指有機與無機復合納米材料的有機納米性能層面上的雜化。有機相和無機相之間的相互作用一般大致可分為以下兩類:一類是弱相互作用,如組分之間的靜電吸引、氫鍵、范德華力等作用;另一類主要是有機化學組分和無機化學組分之間的固定的化學鍵,如共價鍵、離子鍵、離子共價鍵等[8,9]。本文討論的即為第一類雜化材料。POMs是受體進行分子，特別是具有許多有機物分子與所述生物體所含的一個大π共軛鍵體系很強的給電子能力，并因此可以形成具有新功能特性的分子作為基礎(chǔ)的雜化材料，其無機特性和有機特性又衍生出許多新特性。專家們通過對理化結(jié)構(gòu)修飾的研究，實現(xiàn)了對分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從而獲得具有特定功能的分子利用材料，充分發(fā)揮其特殊性。四硫富瓦烯有機化合物、含茂金屬有機化合物和有機聚合物由于其大π共軛體系和優(yōu)良的給電子的能力，已經(jīng)成為了多金屬氧酸鹽雜化的研究和分析的熱點話題。3.2有機-無機雜化材料的合成方法四種常用的合成方法具體介紹如下：（1）水熱合成水熱合成是指在一定的溫度和壓力下在溶液中合成物質(zhì)。在水熱條件下，由于反應(yīng)活性和溫度對反應(yīng)物性能的影響大大提高，進而很容易使反應(yīng)過程中形成中間態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)）和特殊相，最終可以生成含量豐富的化合物。（2）電結(jié)晶以恒定的電流密度選擇適當?shù)娜軇┻M行電解，有機電子給體和多金屬氧酸鹽四丁基銨鹽溶解在H型電解池中，具有Pt電極一側(cè)的溶液混合之后進行了一周或幾周后，并且最后在電極中期望的產(chǎn)物被結(jié)晶。(3)室溫固相合成法在室溫下將失電子體和多金屬氧酸鹽按照一定的化學工程計量比混合均勻后進行研磨得到均勻的物質(zhì)。在室溫下用水、乙醇、乙醚等溶劑依次洗滌固相晶體的加熱的產(chǎn)物，干燥后用合適的溶劑再結(jié)晶得到晶體。該方法具有操作簡單、節(jié)能等優(yōu)點。(4)光化學合成法在高壓汞燈照射的條件下，具有條件的溶液在某些損失下有機給電子體的光敏性改變，POM反應(yīng)后的混合物所需的產(chǎn)物靜置結(jié)晶。3.3POMs無機-有機雜化材料性能實驗研究本文以化合物,為原料，本文中均簡稱為，是在水溶液中加入有機相離子長鏈季銨鹽二十八烷基二甲基氯化銨而形成的。在水相和有機相中研究其分散性。它的主體結(jié)構(gòu)是一個被帶負電的膠囊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它可以廣泛用于防止帶正電荷的有機陽離子被涂覆，可以直接用于制備新的有機-無機混合材料。[10、11]化合物1帶負電荷，根據(jù)靜電引力的作用，帶正電荷的長鏈季銨鹽雙十八烷基二甲基氯化銨靠范德華力結(jié)合在了一起，形成了。此過程實質(zhì)為相轉(zhuǎn)移，形成了膠體。是水溶性的。此時的因為其水溶性會再次溶解到水相中。膠體進行分散管理體系是一種通過熱力學不穩(wěn)定發(fā)展體系，過量的水溶劑雙十八烷基二甲基氯化銨的溶解會直接使在有機相的乙酸和氯仿中進行溶解的。3.3.1試劑與儀器鉬酸銨、冰醋酸、氯化鉀、氯仿均由中國北京化學試劑公司生產(chǎn)。以上藥品均為分析純，使用前未進一步純化。實驗儀器：島津紫外可見分光光度計；超聲波清洗機。3.3.2實驗步驟先制備化合物1的溶液備用，接著制備濃度分別為2mg/ml,7mg/ml,10mg/ml,的氯仿溶液各，將制備好的將化合物1溶液添加到每種濃度的氯仿溶液中。將溶液在超聲波鐳射清洗機中均勻地混合，然后密封，放置一周后，溶液分為兩層。然后用移液管的上清液（水層）吸收紫外光譜的液體。3.3.3結(jié)果與討論實驗研究結(jié)果表明，在水相中的分散性與雙十八烷基二甲基氯化銨在氯仿溶劑體系中的紫外吸收濃度有關(guān)。從紫外吸收特性的分析可以清楚的看出，當吸收溶解在氯仿溶液中的雙十八烷基二甲基氯化銨濃度達到時，在水相中的分散性達到最大。

第4章多金屬氧酸鹽的應(yīng)用4.1新型Mo-Fe型催化劑的生產(chǎn)工藝近年來，及其復合建筑材料在冶金、工業(yè)電磁催化等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。近年來，大量的的鐵鉬材料前沿技術(shù)研究也表明及其對復合建筑材料發(fā)展的影響有其獨特的結(jié)構(gòu)和性能，特別是在應(yīng)用電磁、催化和傳感等領(lǐng)域的技術(shù)方面有著非常重要的科學應(yīng)用和研究價值。4.1.1工業(yè)原料的準備在配料罐中，先加水，液體溫度保持在，攪拌時加入的鉬酸銨，直至不會再繼續(xù)溶解。在另一個配料罐中，將的FeCl36H2O溶解在純水中。在第三個配料罐中，制備濃度為的的鹽酸，蓋好備用。4.1.2工業(yè)鉬鐵的生產(chǎn)在鉬酸銨溶解液溫度為的配料槽中，充分利用攪拌作用，將第三配料槽預(yù)先配置好的上述快速加入中。此步驟時長最好不要超過，加入鹽酸后，繼續(xù)攪拌后，將上述分析的第二批槽中的快速加入到酸性較強的中。在反應(yīng)體系中迅速形成了。反應(yīng)過程達到終點后，繼續(xù)將物料溫度控制在左右，攪拌，然后送至，得到亮黃色的濾餅。濾餅應(yīng)仔細用水清洗成為合格的，然后經(jīng)過定期擠壓濾餅濾餅的厚度可以減少左右。4.2鉬酸鐵在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用鉬酸鐵催化劑是活性成分的選擇性氧化的良好的應(yīng)用[25]，其主要包括在行業(yè)催化劑性能的影響的合成的共沉淀和固相反應(yīng)法，制備條件較苛刻[26].鉬酸鐵納米管(FeMo-nt)在催化分子氧化丙烯反應(yīng)中表現(xiàn)出新穎的性能,與傳統(tǒng)共沉淀法合成的鉬酸鐵催化劑相比,催化劑單位面積上丙烯分子的轉(zhuǎn)化頻率比高18倍以上。4.3Mo72Fe30可見光驅(qū)動的有機染料光催化降解具有特殊功能的納米團簇常被用于可見光驅(qū)動的有機染料光催化降解。有三種結(jié)晶形式和一種非晶結(jié)構(gòu)。在水溶液中簡單地攪拌一個二十面體納米粒子,就會產(chǎn)生晶體作為菱面體離散簇。納米材料結(jié)構(gòu)的膠囊能夠通過在酸性NaCl溶液中保持一周與單斜結(jié)交聯(lián)，然而,三價鐵離子和銅離子的濃溶液進行混合后,非晶體團簇可以選擇立即析出,這一具有重要工作特性分析可以不斷拓寬催化技術(shù)應(yīng)用的范圍。更重要的是，缺乏從安全角度來看毒性簇溫血動物，這是納米材料的一個顯著特點。非晶態(tài)對有機結(jié)合染料可以作為一個持久性有機化學污染物在可見光光驅(qū)動下的光降解的催化潛力，是近幾十年時間非常重要活躍的研究工作領(lǐng)域。納米團簇被證明是完全可回收，使得其保持其完整性并在光化學反應(yīng)的二十面體上可接受的程度。4.4POMs在藥物化學方面的應(yīng)用多金屬氧酸鹽在核酸藥物化學本科教學課程中的應(yīng)用研究與其發(fā)展工作起始于。最早是,發(fā)現(xiàn)了型硅鎢、硼鎢和磷鎢等飽和的雜多陰離子在體內(nèi)外均存在并具有比較強的抗病毒活性。年,等化學人在實驗中發(fā)現(xiàn)了可以有效抑制轉(zhuǎn)錄酶。被廣泛用作預(yù)防和治療艾滋病的有效藥物,多金屬氧酸算抗病毒藥物化學的應(yīng)用研究已經(jīng)初步進入一個新的發(fā)展時期。為了充分激發(fā)人們對多金屬氧酸性化合物和抗病毒活性藥物化學研究的熱情和興趣,藥劑師開始致力于對多金屬氧酸性化合物的抗病毒結(jié)構(gòu)化學進行設(shè)計和改造,尋找出一種具有良好抗藥物和病毒活性的高效、低酸性的化合物。于是,取代飽和雜多酸離子的化合物脫穎而出,具有抗皰疹、病毒、呼吸道合胞病毒、人巨細胞病毒的活性,且其毒性相對較低。這個關(guān)鍵問題的發(fā)現(xiàn)和研究迅速在化學界掀起了多酸化學藥物和分析化學技術(shù)研究的一個高潮。

第5章鉬鐵催化劑用于催化年產(chǎn)5000噸脲甲醛樹脂工藝設(shè)計查文獻由催化劑評價實驗得知，用溶膠凝膠法制備的Mo-Fe催化劑催化對甲醛的選擇氧化為甲叉脲反應(yīng)中,對甲醛的轉(zhuǎn)化率為65%,對脲甲醛的選擇性為70%,均高于文獻[26]中制備的Mo-Fe催化劑及化學氣相沉積法制備的Fe/Mo/DBH催化劑。溶膠-凝膠法制備的粉體具有粒徑分布細、分布均勻的特點。這一特點為固體催化劑的開發(fā)提供了更具催化活性的服務(wù)中心。因此，溶膠-凝膠法制備的Mo-Fe催化劑具有一個較好的的催化性能。5.1工藝概述尿素、甲醛、水、硝酸等原料按一定比例配制。反應(yīng)釜1加入一定量的尿素、水和氫氧化鈉，并加熱。尿素和甲醛在一定時間內(nèi)反應(yīng)生成了羥甲基脲溶液。然后，將羥甲基脲溶液放入反應(yīng)器2中，再加入硝酸，使反應(yīng)在一定的環(huán)境溫度下充分利用這一段工作時間，生成脲醛標準溶液。反應(yīng)的終點的標志是溶液呈現(xiàn)酸性，這時停止加熱。緩沖罐中的脲醛溶液通過脲醛輸送泵輸送到緩沖罐中，以緩沖罐中的脲醛溶液作為計量。過程分為三個部分，即預(yù)處理原料，原料反應(yīng)階段，干燥后的產(chǎn)物。把定量尿素溶于水中，加入氫氧化鈉，形成弱堿性溶液，加熱，加入定量甲醛，溫度攪拌反應(yīng)1小時（羥甲基化反應(yīng)），用硝酸調(diào)節(jié)溶液至酸度，接著在下攪拌下再反應(yīng)（亞甲基反應(yīng)），過濾得到含水量為的濾餅，干燥和反應(yīng)熱源都是天然氣。尿素為農(nóng)用級尿素含氮（又稱甲基碳酰胺，）和甲醛（工業(yè)甲醛）在，的條件下，發(fā)生加成反應(yīng)生成單羥甲基脲和二羥甲基脲，然后加入硝酸調(diào)節(jié)pH=1，尿素與單羥甲基脲、二羥甲基脲縮合生成甲基叉縮二脲等，俗稱脲醛。，形成聚合度較高的聚二甲基脲（聚二甲基脲的通式為，其中）。該階段為放熱階段。5.2物料衡算此工藝只在反應(yīng)工段有物料交換，故只對反應(yīng)工段有進行節(jié)物料的衡算。反應(yīng)段物料的摩爾分數(shù)比為：水：尿素：甲醛=；反應(yīng)溫度；反應(yīng)時間是；操作方式是間歇操作，而輔助時間就是每批裝卸和清洗時間之和為，即一批料的總消耗時間為。以下計算結(jié)果均以一批料為基準，即。尿素的利用率為，已知脲甲醛產(chǎn)品含氮量為。計算過程以氮元素地含量為計算基準。表5.1物質(zhì)摩爾質(zhì)量表物質(zhì)水尿素甲醛氮氫氧化鈉硝酸摩爾質(zhì)量g/mol18.0260.0630.0314.0040.0163.01查文獻確定尿素到脲甲醛產(chǎn)品的過程中N的轉(zhuǎn)化率為，即，假設(shè)產(chǎn)品實際含水量為，每年工作日為，每天運行，每年進料批數(shù)為次，年產(chǎn)，則所需尿素總量為，假設(shè)干燥過程中損失1%，則實際需要尿素，則每批加料量為，故，由摩爾比水:尿素:甲醛=得:水的摩爾流量:水的質(zhì)量流量:甲醛的摩爾流量：工業(yè)甲醛質(zhì)量流量：氫氧化鈉質(zhì)量流量：由于羥甲基化反應(yīng)階段PH=7.5，故,氫氧化鈉是強電解質(zhì)，假設(shè)在水中完全電離，所需氫氧化鈉溶液的實際質(zhì)量為：，所需質(zhì)量很少，故不計入物流中。硝酸濃度：在亞甲基化反應(yīng)階段PH=1,故總反應(yīng)過程中尿素與甲醛以1.5:1反應(yīng)此時水的總質(zhì)量為共需要硝酸質(zhì)量為反應(yīng)器出料量：農(nóng)用級尿素：工業(yè)甲醛產(chǎn)品脲甲醛質(zhì)量（以絕干物料計）水：表5.2反應(yīng)工段物料衡算表組分名稱系統(tǒng)進料（kg/hr）系統(tǒng)出料（kg/hr）甲醛(CH2O)803.72330.574尿素(CH4ON2)868303.8水(H2O)173.62516.54硝酸(HNO3)4.4464.446脲甲醛(UF)0694.435.3反應(yīng)器的設(shè)計計算在40℃時，首先加入尿素和甲醛反應(yīng)，然后縮合形成聚甲基脲。最終生成聚甲叉脲，總稱為脲甲醛。本設(shè)計采用全混流反應(yīng)器（CSTR），和間歇反應(yīng)器相比其有以下優(yōu)點：連續(xù)操作，自動化程度高，更適合大規(guī)?；どa(chǎn)。將反應(yīng)器的反應(yīng)速率的均勻性和穩(wěn)定性。但全混流反應(yīng)器(CSTR)存在反應(yīng)速率較低的缺點。5.3.1體積該反應(yīng)是液相反應(yīng)，且物料的進行密度不斷變化但影響較小，故近似理論認為該過程為恒容過程。原料處理能力為：理論反應(yīng)釜體積：，裝料體積系數(shù)取，則反應(yīng)釜實際裝料體積為：5.3.2內(nèi)徑和內(nèi)筒的直邊高度此反應(yīng)為液-液的混合反應(yīng)，故取長徑比，筒體內(nèi)徑查詢《化工機械基礎(chǔ)設(shè)計》的附錄，然后圓整后取筒體直徑,查得此時高的容器容積為,表面積為F1=5.03m2,查詢封頭規(guī)格一覽表，得知時，橢圓形封頭的高度,直邊的高度,，內(nèi)表面積,容積。筒體的高度：，圓整為2.1m,因此，這個數(shù)據(jù)屬于1～1.3這個區(qū)間，所以這樣的設(shè)計是合理的。5.3.3內(nèi)筒的壁的厚度由于反應(yīng)液具有腐蝕性，所以采用，該材質(zhì)具有良好的韌性和材料性，也具有有一定的延展性，圓柱形材料具有良好的焊接性和熱加工性，內(nèi)缸內(nèi)壓小于外壓，為外壓容器，材料在時的彈性模量，取有效壁厚，負偏差C1=0.8mm,腐蝕裕度C2=1mm,因此名義厚度外徑臨界長度，故為短圓筒。臨界壓力由于計算壓力，故設(shè)計合理。5.3.4夾套的計算夾套的內(nèi)徑由于,所以,查詢《化工機械基礎(chǔ)》公稱直徑，故而取，夾套高度，圓整為夾套壁厚夾套內(nèi)壓大于外壓，因此是內(nèi)壓容器，用作為夾套的材料，查得在范圍內(nèi)許用應(yīng)力，設(shè)計壓力，取，所以計算壁厚，圓整為設(shè)計壁厚名義壁厚，即夾套的壁的厚度為3.45mm5.3.5換熱面積的計算查文獻得知該反應(yīng)的反應(yīng)熱所以熱負荷由于此反應(yīng)傳熱一邊為恒溫傳熱，故：，取換熱系數(shù)，故理論研究所需換熱面積，考慮的面積裕度，，實際換熱面積,由此由此充分的傳熱面積可用反應(yīng)器中，因此不需要額外的內(nèi)線圈。冷卻水流量冷卻水定性溫度，查得此時比熱容，因此冷卻水流量，故可知該反應(yīng)放熱較少，所需冷卻水也較少。表5.3反應(yīng)釜設(shè)計結(jié)果一覽表反應(yīng)器類型全混流反應(yīng)器（CSTR）實際體積（m3）4.93內(nèi)筒直徑（mm）1600內(nèi)筒高度（m）2.1內(nèi)壁材料Q235-A夾套直徑（mm）1800夾套高度（m）2.1內(nèi)筒壁厚（mm）7.8夾套壁厚（mm）3.45所需換熱面積（m2）1.71實際換熱面積（m2）11.018冷卻水流量（L/s）0.15換熱系數(shù)（W/(m2·℃））505.4干燥器概述與設(shè)計選型芯片與空氣干燥器干燥機和添加到每個室依次為43.3℃后,首次離開干燥器。潮濕的空氣升溫加熱，通過送風機轉(zhuǎn)移到到105℃的干燥器中，轉(zhuǎn)移后的接觸到海量懸浮物的溫度是70.8℃。廢氣通過干燥器的旋風分離器排出，通過排氣風扇排出到大氣中，對于空氣加熱，400kPa飽和水蒸氣應(yīng)被作為熱載體。選擇的供氣方式為一前一后。保證干燥器在略微負壓下工作。從反應(yīng)器出尿素甲醛樹脂產(chǎn)品，板框壓濾機出濾餅含水率為50%，產(chǎn)品含水率要求不超過2%，因此可以選擇流化床干燥器出反應(yīng)器進行干燥，在此過程中，選擇的是臥式多室的流化床干燥器。該干燥器的特點如下:（1）物料干燥速度快,停留時間較短（2）均勻的床溫度，并且可以自由調(diào)節(jié)，從而使所得到的干燥產(chǎn)物是均勻的，這是水平干燥機的主要特征（3）在同一設(shè)備上，可進行連續(xù)運行和間歇運行（4）可以在一段時間內(nèi)隨意選擇，因此可以產(chǎn)出不同含水量且含水量極低的干燥制品。（5）在設(shè)備中的床嚴重，單級連續(xù)干燥機，非均勻的停留時間內(nèi)垂直回混，所以能夠使干燥的材料的端部與外床的產(chǎn)品一起排出;操作條件：干燥介質(zhì)：熱空氣加熱介質(zhì)：飽和蒸汽，壓強為400kPa臨界濕含量X0：0.013（干基）干物料比熱容Cs：1.20KJ/(kg.℃)預(yù)熱器入口溫度t0:45℃離開預(yù)熱器溫度t1:105℃物料入口溫度：30℃顆粒平均粒徑d：0.15mm顆粒密度：1700kg/m3干燥裝置熱損失為有效傳熱量的15%5.4.1主體設(shè)備的工藝設(shè)計計算脲醛產(chǎn)品經(jīng)板框壓濾機產(chǎn)出后濾餅含水量為50%，而產(chǎn)品含水量要求不大于2%，故可設(shè)x1=0.5,x2=0.02物料衡算絕干物料產(chǎn)量5.4.2空氣和物料的出口溫度的計算出口處濕球溫度通常比空氣的出口溫度t2低（本設(shè)計中取31℃）即t2=tw2+31由t1=105℃和H1=0.02查焓濕圖，知tw1=39.8℃，近似取為tw1=tw2=39.8℃，于是t2=70.8℃物料離開干燥器時的溫度由下式計算由水蒸氣查表得，將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式有：解得5.4.3干燥器的熱量衡算本設(shè)計中的干燥器中不用補充熱量，即因此可以通過下面的式子進行衡算，即,其中：取干燥器的熱損失為有效傳熱量的15%將上述結(jié)果代入式中，即可解得空氣消耗量，即解得由式可求得空氣的濕度H2，即離開干燥器時，解得5.4.5預(yù)熱器的熱負荷和加熱蒸汽的消耗量由水蒸汽表查得，400KPa水蒸汽的溫度，取預(yù)熱器的熱損失為有效傳熱量的15%，則蒸汽消耗量為干燥器的熱效率為：5.4.6流化速度的計算臨界流化速度umf的計算時空氣的相關(guān)參數(shù)如下：密度，黏度，導熱系數(shù)取球形顆粒床層在臨界流化點，由和數(shù)值查圖得臨界流化速度由下式計算，即顆粒帶出速度ut的計算由及值查圖得，則顆粒帶出速度計算如下：操作流化速度u的計算取操作流化速度為0.7ut，即5.4.7流化床層底面積的計算干燥第一階段底面積由下式計算，式中有關(guān)參數(shù)計算如下：取靜止床層厚度，干空氣的質(zhì)量流速取為，即由于，因此所得值應(yīng)予以校正，由值查得C=0.11，故可得：,解得物料升溫階段所需底面積由下式計算,式中，故可得：解得床層總底面積為：5.4.8干燥器的長和寬的計算現(xiàn)將寬度取為長度取為則此時流化床的實際底面積是在床層內(nèi)沿長度a的方向布置四塊橫向的隔板，此時的板間距是如此物料在床層中的停留時間是：干燥器高度的計算濃度相高度Z1由計算由下式計算因此分粒段高度Z2由及，查圖得：，故為了減少氣流對固定顆粒的夾帶，將分布板以上總高度取為5.4.9干燥器結(jié)構(gòu)的設(shè)計如果采用單層結(jié)構(gòu)的多孔布氣板，分布板壓強是可以降為床層壓降的15%的，則再取阻力系數(shù)，則篩孔氣速為：干燥介質(zhì)的體積流量為：選取篩孔直徑，則篩孔總數(shù)為：分布板的實際開孔率為：,即在分布板上篩孔按等邊三角形進行布置，孔心距為：沿長度方向設(shè)置四塊橫向隔板。隔板到配電板之間的距離是，并且提供室內(nèi)材料通道，隔板的寬度是高度是，這樣的隔板是用的鋼板制成的。物料出口堰高將u及umf代入上式，有,解得EV=5.993溢流堰高度h將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，用試差法解得：h=0.29m序號位號名稱規(guī)格容積抄板形式減速器型號1F0101脲甲醛濾餅干燥器D4×10126m3升舉葉片JZQ750-3-1/2F表5.4干燥機設(shè)計一覽表5.5泵的選型及管道確定甲醛流量:36%工業(yè)甲醛濃度:則甲醛的體積流量:假定甲醛進料，則泵的流速則選定進料泵P101為IS50-32-125，進料管徑為50mm，出料管徑為32mm。則進料管流速為:出料管流速為:由離心泵出料管流速范圍為1～3m/s，所以選泵符合要求。同理對各個泵做出選型如下所示表5.5泵選型一覽表流量（m3/h）揚程H(m)電機功率KW型號轉(zhuǎn)速n(r/min)材料數(shù)量1P01011518.52.2IS50-32-1602900鑄鐵12P01021518.52.2IS50-32-1602900鑄鐵13P01033.755.44IS-65-50-1251450鑄鐵14P01043018.54IS-65-50-1252900鑄鐵15P01053018.54IS-65-50-1252900鑄鐵16P01063018.54IS-65-50-1252900鑄鐵1表5.6計量槽選型一覽表序號位號名稱體積/m3材料數(shù)量來源1V0101水槽40不銹鋼1國產(chǎn)2V0102氫氧化鈉計量槽5玻璃鋼1國產(chǎn)3V0103甲醛計量槽40不銹鋼1國產(chǎn)4V0104硝酸計量槽25不銹鋼1國產(chǎn)5V0105緩沖槽40不銹鋼1國產(chǎn)表5.7臥式容器一覽表序號位號名稱體積/m3材料數(shù)量來源1F101甲醛溶液儲罐80不銹鋼4國產(chǎn)2F102尿素溶液儲罐80不銹鋼4國產(chǎn)3F103氫氧化鈉儲罐5不銹鋼1國產(chǎn)4F104反應(yīng)釜1產(chǎn)物儲罐20不銹鋼1國產(chǎn)5F201反應(yīng)釜2產(chǎn)物儲罐20不銹鋼1國產(chǎn)6F202脲甲醛濾液儲罐20不銹鋼1國產(chǎn)7F203脲甲醛回流液中間槽5不銹鋼1國產(chǎn)8F204硝酸儲罐5塑料1國產(chǎn)5.6附屬設(shè)備的選型為了能夠使干燥介質(zhì)在整個干燥系統(tǒng)中輸送同時不受外部環(huán)境阻力的干擾，必須選擇合適的風機類型及其安裝方式。風機選擇前送風后抽風的方式。換熱器前和除塵器后各安裝一臺風機。通過調(diào)整前后的外部環(huán)境壓力可使干燥室處于標準微負壓的狀態(tài)，因此整個干燥管理系統(tǒng)與外部環(huán)境的壓力差可以特別小。5.6.1送風機已知體積流量壓頭式中可忽略，，則在干燥的壓降處理主空氣過濾器，熱交換器，干燥器，旋風分離器和袋式過濾器的壓降，從上述信息中得到的估計為10000Pa干燥器的壓降，壓降的總和取總壓降為12500Pa，為前半段提供動力得風機取已知標準條件下空氣密度為，查表得進口處空氣密度為；標準條件下體積流量為：標準條件下風壓為：根據(jù)所需風量和風壓。參考《旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥與氣流干燥技術(shù)手冊》，查9-19No.16.D型離心通風機滿足此設(shè)計要求，電動機型號為Y355M34該風機性能：風量26377～50995m3/h全風壓15425～14488Pa5.6.2排風機已知體積流量為后半段提供動力的風機取，已知干燥器出口空氣溫度為查表知此時空氣密度為則標準條件下體積流量和風壓分別為：根據(jù)所需風量和風壓。參考《旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥與氣流干燥技術(shù)手冊》，查9-19No.16.D型離心通風機滿足此設(shè)計要求，電動機型號為Y355M34該風機性能：風量26377～50995m3/h全風壓15425～14488Pa軸功率315kw表5.7風機一覽表序號位號型號輸送介質(zhì)流量（m3/min）壓力KPa溫度℃密度Kg/m3軸功率Kw主軸轉(zhuǎn)速（r/min）電動機型號電動機功率Kw電壓V1P0107C500-135空氣50098.07201.23652960JK135-244060002P0108C500-135廢氣500101.3100/3652960JK135-244060005.6.3供料裝置根據(jù)固體物料的性質(zhì)和生產(chǎn)能力，選擇一種星形給料機進行給料和排料。根據(jù)需要進料器是確保有一定量的，連續(xù)的（或間斷的），并均勻地進行放電的一種進料機。由于各種給料機有不同的工作形式和生產(chǎn)能力,因此必須選擇一個合適的星形給料機根據(jù)固體材料的物理化學結(jié)構(gòu)的性質(zhì)以及各種給料傳動系統(tǒng)所需的合適的給料速度使其均勻地運行。主要用于葉輪噴射進料機的設(shè)備有圓盤葉輪噴射給料機、旋轉(zhuǎn)葉輪噴射給料機、螺旋葉輪給料機等。螺旋進料器等是指噴射進入給料器中所需要使用的各種固體粒狀材料的進料器。比較這些類型的給料機:對于傳統(tǒng)的圓盤給料機,雖然其經(jīng)濟結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單,設(shè)備維護管理成本低,但是物料對進入螺旋烘干機的物料數(shù)量和誤差的影響很大,只能廣泛用于定量分析要求不嚴格而且流動性好的固體粒狀物料;對于葉輪供料器的葉輪可旋轉(zhuǎn),操作方便,容易于安裝,耐高溫的材料均可連續(xù)使用,小體積尺寸,大范圍耐高溫至300℃,但不能長期停留在結(jié)構(gòu)完全密閉,并且結(jié)構(gòu)具有高的附著量模糊的材料不應(yīng)該使用;對于這種螺旋類型的送料器,密封性能好,安全,方便,也因為可以直接用于連續(xù)輸送具有腐蝕性的物質(zhì)。但由于對電力資源的消耗比較大,且顆粒大的輸送物料往往運輸困難,易破碎;而噴氣式螺旋給料機的耗氣量較大,效率要求水平不高,輸送物料技術(shù)的能力和物料輸送的距離我們都會受到一定的限制,磨損問題較為嚴重。另外噴射式供料器效率水平不高,且磨損問題嚴重,輸送技術(shù)能力和輸送距離受到一定限制,也不宜采用。綜上所述，本發(fā)明的設(shè)計采用星型進給裝置。物料供料量星型加料器每轉(zhuǎn)加料量為參考《旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥與氣流干燥技術(shù)手冊》，選擇CLD-HX-2型加料器，該加料器主要參數(shù)如下：每轉(zhuǎn)體積:2L/r電機：Y801-4/0.55轉(zhuǎn)速：24r/min工作溫度：80℃質(zhì)量：40kg5.6.4除塵設(shè)備在我國，工業(yè)界經(jīng)常利用除塵效率較高的設(shè)備信息來研究二次除塵。二次除塵裝置常用的是各種濕式除塵器和袋式過濾器，其中大多數(shù)在實際應(yīng)用中，具有以下的特征：對于微米或亞微米的灰塵收集效率一般是99％，甚至可以高達99.9％：寬范圍氣體的防塵是大量的，如果必要的話，一個工藝可以設(shè)計和制造幾百萬立方米每小時的氣體流動袋。它的適應(yīng)性強，不受粉塵與電阻的限制，特別是對高比電阻的粉塵，除塵效率遠高于電除塵器，論除塵技術(shù)效率及阻力因素。本設(shè)計使用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活、運行穩(wěn)定可靠、無水污染、污泥處理等問題的優(yōu)點。因此本設(shè)計采用袋式除塵器。使用最廣泛的袋式除塵器，有兩種不同形式，一種是電磁脈沖清洗濾袋，另一種是機械旋轉(zhuǎn)清洗濾袋。脈沖式可自動控制反吹系統(tǒng)的周期和動作時間，但反吹量較小。反而機械旋轉(zhuǎn)反吹清洗好多了。但對管理體制有一定的影響，比如使系統(tǒng)工作壓力波動，綜合以上具體分析，本設(shè)計可以選用自動控制的脈沖袋濾器。參考《常用化工單元設(shè)備設(shè)計》，知對于脈沖袋濾器，有式中：F--所需過濾面積，m2Q-含塵氣體處理量，m3/minu-過濾風速，m/min對于脈沖振打u=3.0～4.0m/min=180.0～240.0m/h已知含塵氣體處理量故查表后選用DMC-96型脈沖袋濾器4個并聯(lián)

結(jié)論多金屬氧酸鹽有可調(diào)節(jié)的,高選擇性,高速再現(xiàn)的性能,這些特征是其他類型的催化劑所沒有的。此外,它還可用于藥物樣品和生物工程材料的分析研究,同時替代生物酶的催化反應(yīng)過程和光和作用,可用于生物堿的分離。在雜多酸中形成無機絡(luò)合物離子,在重要應(yīng)用的電子結(jié)構(gòu)的多樣性。多金屬氧酸鹽催化劑的氧化還原性質(zhì)可能會隨組成元素的氧化分析而發(fā)生變化。同時,通過其智能化的系統(tǒng)設(shè)計,通過自動改變分子的組成和元素的結(jié)構(gòu),可以更好地調(diào)節(jié)其自身的催化性能。此外,多金屬氧酸鹽催化劑可以有效減少對環(huán)境污染和對設(shè)備的腐蝕。通過使用先進的水溶膠凝膠氧化方法合成的鉬鐵催化劑和環(huán)氧空氣在對脲甲醛樹脂的制備催化方法和反應(yīng)催化理論體系的發(fā)展中，有一個明顯的選擇性協(xié)同氧化反應(yīng)技術(shù)的作用,在這個倡導企業(yè)選擇綠色環(huán)保反應(yīng)催化的新技術(shù)時代,環(huán)保、高活性的新型催化劑,一定的程度上來說能夠給烴類的選擇性協(xié)同氧化和環(huán)境反應(yīng)帶來一些具有突破性的研究和應(yīng)用進展。是國內(nèi)外木材加工行業(yè)的主要粘合劑產(chǎn)品,由于其、、、、,使用方便簡單易得等一系列優(yōu)點而在國際社會上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用和科學研究。然而,脲醛樹脂粘合劑所含的尿素比游離樹脂中的甲醛粘合劑所含有的樹脂,。因此需要降低游離尿素用量。但是,降低游離甲醛尿素用量的摩爾比會直接導致脲醛樹脂粘合劑樹脂的生產(chǎn)工藝終點難以控制,存在粘結(jié)強度低,貯存穩(wěn)定性差等一系列問題。因此,通常我們可以考慮采用低尿素甲醛摩爾比的方法進行合成,通過研究實驗結(jié)果可以找到最合適的加料次數(shù)、加料比、加料反應(yīng)時間,從而保證生產(chǎn)出來甲醛含量低、穩(wěn)定性好的脲醛樹脂。

參考文獻[1]王恩波,胡長文,許林多酸.化學導論[M].北京:化學工業(yè)出版社1998:12-13.[2]MisonoM.Chem.Commun.,2001,1141.[3]HillC.L.(GuestEditor)Chem.Rev.,1998,98(1),1.[4]韓明艷.751[J],金.2006,2:42-43.[5]楊禹哲,丁勤.紫外-可見分光光度計透射比準確度對測量結(jié)果影響的探討[J],現(xiàn)代測量與實驗室管[6]胡文杰.紫外-可見分光光度計的應(yīng)用與維修[J],分析測試技術(shù)與儀器,2005,1(11):75-78.[7]孔迪,彭觀良,楊建坤等.紫外可見分光光度計主要技術(shù)指標及其檢定方法[J],大學物理實驗.2007,4(20):1-6.[8]DolbecqA,DumasE,MayerC.RandMialaneP.HybridOrganicInorganicPolyoxometalateCompounds:FromStructuralDiversitytoApplications[J].ChemicalReviews,2010,110:6009-6048.[9]張志強,馬琦等,有機-無機雜化材料的制備技術(shù)和應(yīng)用前景[J].應(yīng)用化工,2005.[10]TangPQ,JiaXF,FanDW,etal.Surfacechargesofhedgehog-shapedpolyoxomolybdatemodifiedbyacationicsurfactantandtheinorganic/organiccomplex[J].ColloidsandSurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects,2008,312:18-23.[11]KistlerML,Patel,KG,LiuTB,etal.AccuratelyTun